单行牵引式马铃薯联合收获机的研究与设计

论文摘要

马铃薯收获是一项非常繁重的工作,国外欧美等地区的马铃薯收获机已经实现了机械化与自动化的结合,他们将液压、电子、传感器等技术应用于机器当中。能够一次性完成挖掘、清选、输送等工作。只需要个别劳动力进行辅助工作,大大地减轻了劳动者的工作强度。而国内的马铃薯收获机还处在起步和发展阶段,马铃薯收获机结构简单,只是完成简单的挖掘,条铺工作,然后通过人工拣拾完成收获工作。目前,国内马铃薯联合收获机械研究还比较少,与国外先进的联合收获机械还有很大的差距。而且在国内外将马铃薯直接进行挖掘、分离、清选、分级的联合收获机很少。本文正是从这点出发,通过对国内外马铃薯收获机械的研究和讨论,对比他们的结构和工作特点。在此基础上确定了一种新型马铃薯联合收获机械的总体设计方案。通过调查研究、分析,设计出新型马铃薯联合收获机,该机主要由挖掘装置、升运分离装置、分级清选装置、传动装置、牵引行走装置等几部分组成,可一次完成马铃薯的挖掘、清选、分级和装袋(箱)等工作,大大的降低了劳动强度,提高了生产效率和产品质量,降低了收获损失。根据农艺要求,设计并确定了马铃薯联合收获机的挖掘部件、升运分离装置、分级清选装置和传动装置各零部件的基本参数和安装方式。并运用CAXA和Solidworks计算机设计软件对整机进行三维建模。利用Solidworks中的仿真分析部分(COSMOSWorks),对马铃薯联合收获机的挖掘铲、铲架等进行静态力学分析,进一步对该机的主要零件进行重新设计优化,从而得到结构更加合理的零件。阐明了马铃薯联合收获机的各部分功率消耗,并对传动系统零部件设计校核。最后,通过Solidworks软件的模拟仿真部分,根据所设计的传动方案,给马铃薯联合收获机添加所需的驱动,对马铃薯联合收获机进行动态物理模拟,观察其工作效果和各部件、零件的相对位置,是否发生干涉和其他的不利效果,并对其进行进一步的修改和设计,以达到理想的效果。设计出的马铃薯联合收获机采用了聚乙烯材料的星形过渡轮大大的减少了对马铃薯的损伤;分级清选装置中的分级滚轴采用了橡胶材料也可大大的减轻了对马铃薯的碰撞损伤;该马铃薯联合收获机需要1～2个人在分选台处工作,清除未分离的大石块、土块等杂物。

论文目录

• 摘要
• SUMMARY
• 第一章 绪论
• 1.1 马铃薯联合收获机研究的目的和意义
• 1.2 国内外马铃薯收获机械的发展
• 1.3 马铃薯机械化收获面对的技术难题
• 1.4 我国马铃薯收获机械的发展趋势
• 1.5 马铃薯联合收获机设计思路
• 1.5.1 马铃薯联合收获机“自下而上”的设计思路
• 1.5.2 马铃薯联合收获机“自上而下”的设计思路
• 1.6 本课题主要设计内容
• 1.6.1 研究目标
• 1.6.2 采取的技术路线
• 第二章 马铃薯联合收获机结构及主要部件设计
• 2.1 马铃薯的生长农艺特征及收获要求
• 2.1.1 马铃薯的生长农业特征
• 2.1.2 收获要求
• 2.2 马铃薯联合收获机的设计方案确定及工作原理
• 2.2.1 马铃薯联合收获机的设计方案确定[28]
• 2.2.2 马铃薯联合收获机的总体结构
• 2.2.3 马铃薯联合收获机的工作原理
• 2.3 挖掘部件的设计
• 2.3.1 挖掘铲的设计
• 2.3.2 铲架的设计
• 2.3.3 仿形镇压轮的设计
• 2.3.4 切土盘部件的设计
• 2.4 第一级升运器的设计
• 2.4.1 第一级升运器结构类型的选择
• 2.4.2 第一级升运器基本参数的确定
• 2.4.3 第一级升运器速度的确定及抖动轮参数设计
• 2.4.4 第一级升运器从动轮部件的设计
• 2.4.5 第一级升运器主动轴设计
• 2.4.6 第一级升运器长度的确定
• 2.5 星形轮的设计
• 2.5.1 星形轮的作用和基本参数
• 2.5.2 星形轮转速及外型尺寸的确定
• 2.6 第二级升运器的设计
• 2.6.1 第二级升运器的要求及特点
• 2.6.2 第二级升运器的参数确定
• 2.6.3 防石装置的设计
• 2.7 分级清选装置的设计
• 2.7.1 分级装置的类型选择
• 2.7.2 分级装置的设计
• 2.7.3 清理装置的选用
• 2.8 分选台的设计
• 2.8.1 分选台的形式选用
• 2.8.2 分选台速度的确定
• 第三章 传动系统方案及参数的确定
• 3.1 传动系统的确定
• 3.2 各传动比的确定
• 3.2.1 齿轮箱传动比确定
• 3.2.2 第一级升运器与星形轮之间的传动比确定
• 3.2.3 星形轮轴与第二级升运器之间的传动比确定
• 3.3 功率需求计算
• 1'>3.3.1 挖掘部分消耗功率P₁
• 2'>3.3.2 第一级升运器消耗功率P₂
• 3'>3.3.3 第二级升运器消耗功率P₃
• 4'>3.3.4 星形轮消耗功率P₄
• 5'>3.3.5 分级清理装置功率损耗P₅
• 6'>3.3.6 分选台的消耗功率P₆
• 7'>3.3.7 牵引功率P₇
• 3.3.8 总功率消耗P
• 3.4 主要传动部件的设计
• 3.4.1 链条Ⅰ的参数选择与计算
• 3.4.2 链条Ⅰ的链轮尺寸
• 3.4.3 链条Ⅱ的参数选择与计算
• 3.4.4 链条Ⅱ上从动链轮参数确定
• 3.4.5 齿轮箱的设计计算
• 3.4.6 第一级升运器主动轴的设计与校核
• 3.4.7 分级滚轴传动皮带的选用
• 第四章 马铃薯联合收获机主要零件的仿真分析
• 4.1 分析软件的介绍
• 4.2 挖掘铲的静力分析
• 4.2.1 创建挖掘铲分析模型
• 4.2.2 利用COSMOSWroks 模块进行静力分析
• 4.2.3 结果分析
• 4.3 铲架力学分析
• 4.3.1 铲架力学模型的建立
• 4.3.2 利用静力分析模块进行分析
• 4.3.3 结果分析
• 4.3.4 铲架的重新建模与静力再分析
• 4.3.5 模型重建后结果分析
• 第五章 样机的模型建立及效益评价
• 5.1 样机模型及图纸的绘制
• 5.2 马铃薯联合收获机的外型尺寸
• 5.3 经济效益评价
• 第六章 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 导师简介
• 附表